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南方医大 构建完成世界最高分辨率数字人数据集

kejiaoshequ 2010-12-10 18:11:03 昌家杰 邹 莹 郝 黎 总第005期 放大 缩小

日前,备受关注的“中国数字人男1号”数据集在南方医科大学(原第一军医大学)构建完成,其数据量和分辨率均为全世界数字人之最。这标志着由南方医科大学、首都医科大学、中科院计算所和华中科技大学联合进行的中国数字人研究项目,已经从数据收集阶段发展到了相关软件的开发应用。据了解,国内已有近150个科研单位合作对数据集进行开发研究,涉及医学、艺术、航天、汽车工业以及人机工程等领域。

所谓“数字人”,实际上是在电脑里合成的三维人体详细结构。数字人是怎么诞生的呢?据介绍,南方医科大学的科研人员在多具自愿捐献的尸体中,挑出了健康的尸体作为切片标本,根据得到标本的先后顺序命名为“中国数字人女Ⅰ号”、“中国数字人男1号”等。有了尸体标本后,科学家用精密切削刀将尸体横向切削成薄片,每切下一片,就用高效数码相机和扫描仪拍照,然后转化成数据,输入电脑,最后由电脑合成三维的立体人类生理结构。

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数字人研究缘于上世纪九十年代初的美国。2002年6月,在南方医科大学钟世镇院士的倡导下,数字人系列研究被列入国家“863”计划,从而正式启动了我国数字人研究。2003年初,被称为“中国数字人女1号”的我国首例女性数字人数据集在南方医科大学构建成功,中国成为继美国、韩国之后世界上第三个拥有本国数字人数据库的国家。最近完成的“中国数字人男1号”尸体标本为一名28岁的汉族健康男性,身高1.66米,体重58公斤,没有任何传染病和代谢疾病。该男子2002年4月死亡,自愿捐献尸体做科学研究。因为标本质量最好,课题组没有贸然动刀,直到技术相对成熟后的今年才开始切削工作。目前,国内共有10个整体数字人数据集,4例由南方医科大学研究、构建完成,包括两例男性、一例女性和一例婴儿数据集,其中的育龄女性数据集和女婴数据集为世界首套数据集。

中国的数字人研究已达到国际先进水平,并在多项指标上超越了美国和韩国。钟世镇院士利用在管道铸型技术上的优势,初步解决了美国、韩国未能解决的主要动脉灌注问题,并引导数据集的研究向创新性、应用性方向发展。同时,随着数字人数据集在医学教学、虚拟手术、人体修补材料等方面的开发应用,数字人产业化也提上了议程。

“不是有很多美容官司吗?有了数字人,我们就可以把‘美’做出一套相对固定的数字规范,比如两眼之间的距离应该是多少,脸的弧度、鼻子的高度应该是多少,然后在计算机上虚拟成像,一方面作为进行美容手术的范本,一方面作为美容手术的评估标准。”对于数字人的用途,钟世镇院士解释说,“数字人的生物数据和人类一模一样,所以,数字人在医学、航天、航空、影视制作乃至军事等领域都有着广泛的应用价值。”他还举例说,在进行汽车制造时,可先在数字人身上进行汽车碰撞实验,将各种影响数据输入电脑,从而得出怎样的汽车结构能够对人体进行最好的保护。有了数字人技术,汽车制造可能从目前出厂前的真实碰撞80架次,减低到3架次。

据了解,数字人数据在刚刚完成升天壮举的中国神舟六号载人航天飞船返回舱设计和着陆过程得到成功应用。根据综合估算,“神六”返回舱着陆的意外发生率为千分之三。为了确保各种情况下宇航员人身安全万无一失,在钟世镇院士带领下,南方医科大学基础医学院临床解剖学研究所的专家从2004年4月开始参与并承担了“返回舱非正常着陆冲击实验”,并着手为“神六”安全防护设备的研发设计如航天员椅子的角度、避震杆的位置等提供基础数据,其数据的主要来源,就是数字人数据集。利用数字人技术,未来还可以预测宇航员太空行走时可能遭受的撞击和太空辐射等危害。

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